Задание №19 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для того чтобы ответить на вопрос, необходимо проанализировать процесс нагревания ложек. Когда ложки опускают в кипяток, они начинают получать энергию от воды до тех пор, пока их температура не станет равной температуре кипящей воды.

Дано:
$m_{1} = m_{2} = m$ (массы ложек одинаковы)
$t_{1} = t_{комн}$ (начальная температура одинакова)
$t_{2} = 100 \text{ °C}$ (конечная температура — температура кипения воды)
$c_{Cu} = 400 \text{ Дж/(кг}\cdot\text{°C)}$ (удельная теплоемкость меди)
$c_{Al} = 920 \text{ Дж/(кг}\cdot\text{°C)}$ (удельная теплоемкость алюминия)
Сравнить: $Q_{Cu}$ и $Q_{Al}$

Рассуждение:
1. Количество теплоты $Q$, необходимое для нагревания тела, рассчитывается по формуле:
$Q = c \cdot m \cdot (t_{2} - t_{1})$, где:
$c$ — удельная теплоемкость вещества;
$m$ — масса тела;
$(t_{2} - t_{1}) = \Delta t$ — изменение температуры.

2. По условию задачи массы ложек $m$ одинаковы. Изменение температуры $\Delta t$ для обеих ложек также одинаково, так как они нагреваются от одной и той же комнатной температуры до температуры кипятка.

3. Следовательно, количество полученной теплоты зависит только от удельной теплоемкости вещества, из которого изготовлена ложка. Удельная теплоемкость показывает, какое количество теплоты необходимо для нагревания 1 кг вещества на 1 °C.

4. Сравним табличные значения удельной теплоемкости: для алюминия $c_{Al} = 920 \text{ Дж/(кг}\cdot\text{°C)}$, а для меди $c_{Cu} = 400 \text{ Дж/(кг}\cdot\text{°C)}$. Так как $c_{Al} > c_{Cu}$, то при прочих равных условиях алюминиевая ложка поглотит больше энергии.

Вывод:
Количество теплоты будет разным. Алюминиевая ложка получит большее количество теплоты, так как удельная теплоемкость алюминия больше, чем удельная теплоемкость меди.

Ответ: Нет, не равное. Алюминиевая ложка получит большее количество теплоты, так как удельная теплоемкость алюминия больше.

Источник: ФИПИ